JP6838612B2 - Inspection chip and inspection system - Google Patents
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Description
本発明は、側面に構造物を有する検査チップに関する。また、本発明は、側面に構造物を有する検査チップを使用した検査システムに関する。 The present invention relates to an inspection chip having a structure on the side surface. The present invention also relates to an inspection system using an inspection chip having a structure on a side surface.
生化学検査において抗原抗体反応などの生化学反応が利用されている。例えば、蛍光免疫測定法(fluoroimmunoassay, FIA)では、被検出物質(抗原)に蛍光物質を含む標識物質を結合させて被検出物質を蛍光標識する。その後、蛍光標識された被検出物質に励起光を照射し、蛍光物質から発せられた蛍光を検出して、当該蛍光の強度から被検出物質の量などを特定する。このようなFIAの中で、被検出物質の検出を特に高感度で行うことが可能な方法として、表面プラズモン励起増強蛍光分光法(surface plasmon-field enhanced fluorescence spectroscopy, SPFS)が知られている。 Biochemical reactions such as antigen-antibody reaction are used in biochemical tests. For example, in fluoroimmunoassay (FIA), a labeling substance containing a fluorescent substance is bound to a substance to be detected (antigen) to fluorescently label the substance to be detected. Then, the fluorescently labeled substance to be detected is irradiated with excitation light, the fluorescence emitted from the fluorescent substance is detected, and the amount of the substance to be detected is specified from the intensity of the fluorescence. Among such FIA, surface plasmon-field enhanced fluorescence spectroscopy (SPFS) is known as a method capable of detecting a substance to be detected with particularly high sensitivity.
SPFSでは、被検出物質と特異的に結合する第1の捕捉体(例えば1次抗体)を金属膜上に固定化して、被検出物質を捕捉するための反応場を形成する。例えば、特許文献1には、ウェル(液体を収容するための有底の凹部)の底面に反応場を配置したウェル型の検査チップ(センサ構造体22)を備えたSPFS装置が開示されている。同検査チップでは、ウェルは、光透過性を有する誘電体部材の上に形成された金属膜上に、貫通孔を有するウェル部材を固定することで形成されており、反応場は、ウェルの底面を構成する金属膜上に配置されている。そして、被検出物質を含み得る試料(検体等)をこのウェルに導入することで、金属膜上に固定化され、反応場を形成している第1の捕捉体に、被検出物質を結合させる。次いで、蛍光標識された第2の捕捉体(例えば2次抗体)をウェルに導入することで、第1の捕捉体と結合した被検出物質に、第2の捕捉体を更に結合させる。つまり、被検出物質を間接的に蛍光標識するのである。この状態で誘電体部材側から金属膜に励起光を照射すると、蛍光物質が、表面プラズモン共鳴(surface plasmon resonance, SPR)により増強された電場により励起されて蛍光を放出する。特許文献1に開示のSPFS装置では、蛍光物質から放出された蛍光は、ウェル内の液体の液面を通過しウェルの上方に配置された検出部により検出される。 In SPFS, a first trap (for example, a primary antibody) that specifically binds to a substance to be detected is immobilized on a metal membrane to form a reaction field for capturing the substance to be detected. For example, Patent Document 1 discloses an SPFS apparatus including a well-type inspection chip (sensor structure 22) in which a reaction field is arranged on the bottom surface of a well (a bottomed recess for containing a liquid). .. In the inspection chip, the well is formed by fixing a well member having a through hole on a metal film formed on a light-transmitting dielectric member, and the reaction field is formed on the bottom surface of the well. It is arranged on the metal film constituting the above. Then, by introducing a sample (sample or the like) that can contain the substance to be detected into this well, the substance to be detected is bound to the first trap that is immobilized on the metal film and forms the reaction field. .. Then, by introducing a fluorescently labeled second trap (for example, a secondary antibody) into the well, the second trap is further bound to the substance to be detected bound to the first trap. That is, the substance to be detected is indirectly fluorescently labeled. When the metal film is irradiated with excitation light from the dielectric member side in this state, the fluorescent substance is excited by an electric field enhanced by surface plasmon resonance (SPR) and emits fluorescence. In the SPFS apparatus disclosed in Patent Document 1, the fluorescence emitted from the fluorescent substance passes through the liquid surface of the liquid in the well and is detected by a detection unit arranged above the well.
前述した通りに、特許文献1に開示の検査チップでは、ウェルの底面に金属膜を形成し反応場を配置しているため、ウェル内の試薬等の液体を除去する際、送液器具の先端が金属膜又は反応場に接触しこれらが破損してしまうおそれがある。そのため、送液器具の先端をウェルの底面に押し付けることができず、ウェル内の液体を十分に除去することが困難である。そして、試薬等の液体が十分に除去されずにウェル内に残存してしまうと、各種反応が適切に進まず、検出精度が低下してしまう。 As described above, in the inspection chip disclosed in Patent Document 1, since a metal film is formed on the bottom surface of the well and the reaction field is arranged, the tip of the liquid feeding device is used when removing a liquid such as a reagent in the well. May come into contact with the metal film or reaction field and damage them. Therefore, the tip of the liquid feeding device cannot be pressed against the bottom surface of the well, and it is difficult to sufficiently remove the liquid in the well. If the liquid such as the reagent is not sufficiently removed and remains in the well, various reactions do not proceed properly and the detection accuracy deteriorates.
また、前述した通りに、特許文献1に開示のSPFS装置では、検出部は、ウェルの上方に配置されており、ウェル内の液体の液面を通過した蛍光を検出しているため、蛍光の検出結果は、メニスカスの影響、又は液面上に存在する気泡の影響を受けてしまうおそれがある。蛍光の検出結果がメニスカス又は気泡等の影響を受けてしまうと、検出精度が低下してしまう。 Further, as described above, in the SPFS apparatus disclosed in Patent Document 1, the detection unit is arranged above the well and detects the fluorescence that has passed through the liquid surface of the liquid in the well. The detection result may be affected by the meniscus or the bubbles existing on the liquid surface. If the fluorescence detection result is affected by meniscus, bubbles, or the like, the detection accuracy will decrease.
すなわち、従来技術のように反応場をウェルの底面に設けた検査チップでは、検出精度が低下してしまう問題がある。 That is, there is a problem that the detection accuracy is lowered in the inspection chip in which the reaction field is provided on the bottom surface of the well as in the prior art.
一方、試薬等の液体を反応場に十分に供給し、反応を効率良く行うためには、検査チップ内に収容された液体を撹拌する必要がある。一般的な撹拌方法として、円運動による撹拌(以下、円運動撹拌とする。)が知られている。図1は、撹拌装置の回転体99に設置された従来の検査チップ60xの円運動を説明するための模式図である。図1の上方は、円運動撹拌を行う際、撹拌装置の回転体99に設置された検査チップ60xの側面図を示す。図1の下方には、円運動撹拌を行う際、検査チップ60xをその開口側から見た時の模式図を示す。なお、図1の下方においては、表記の便宜上、検査チップ60xを直線で表記しており、回転体99と接触して回転体99の円運動を受ける検査チップ60xの先端66bの運動軌跡を破線で表記している。
On the other hand, in order to sufficiently supply a liquid such as a reagent to the reaction field and carry out the reaction efficiently, it is necessary to stir the liquid contained in the test chip. As a general stirring method, stirring by circular motion (hereinafter referred to as circular motion stirring) is known. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the circular motion of the
円運動撹拌では、検査チップ60xの開口側の一端を図示しない固定部材によって固定し、検査チップ60xの底面側の他端を、図1に示すように、撹拌装置の回転体99に設置することで、円運動を行う回転体99に連れて検査チップ60xを円運動させる。従来のウェル型の検査チップ60x(例えば試験管など)では、検査チップ60xが対称な構造となっており、試薬等の液体が入った状態での重心G1と、回転体99と接触して回転体99の円運動を受ける先端66bとが、検査チップ60xの長さ方向(図1における上下方向)において同じ軸上に存在するため、図1の下方に示すように、両者は同じ運動軌跡を示し、検査チップ60xは回転体99の円運動に連れて安定した円運動を行うことができる。
In circular motion stirring, one end of the
しかしながら、反応場をウェルの底面に設けた検査チップを用いた場合に生じる前述した検出精度が低下してしまうという問題を解決すべく、反応場をウェルの底面以外の位置に設けようとすると、それに伴い誘電体部材等をも移動させざるを得なくなり、検査チップの構造が非対称となってしまう。例えば、以下に、反応場を側面に有する検査チップを用いた場合について説明する。 However, in order to solve the above-mentioned problem that the detection accuracy is lowered when the test chip provided on the bottom surface of the well is used, if the reaction field is provided at a position other than the bottom surface of the well, Along with this, the dielectric member and the like have to be moved, and the structure of the inspection chip becomes asymmetric. For example, the case where a test chip having a reaction field on the side surface is used will be described below.
図2は、撹拌装置の回転体99に設置され、反応場を側面に有する検査チップ60yの円運動を説明するための模式図である。図2の上方は、円運動撹拌を行う際、撹拌装置の回転体99に設置された検査チップ60yの側面図を示す。図2の下方は、円運動撹拌を行う際、検査チップ60yをその開口側から見た時の模式図を示す。なお、図2の下方においては、表記の便宜上、検査チップ60yを直線で表記しており、回転体99と接触して回転体99の円運動を受ける検査チップ60yの先端66b、及び、試薬等の液体が入った状態での検査チップ60yの重心G2の運動軌跡をそれぞれ破線で表記している。
FIG. 2 is a schematic view for explaining the circular motion of the
図2に示すように、反応場を側面に有する検査チップ60yでは、検査チップ60yは、非対称な構造となっており、試薬等の液体が入った状態での重心G2と、回転体99と接触して回転体99の円運動を受ける検査チップ60yの先端66bとが、互いに離間して検査チップ60yの長さ方向(図2における上下方向)において異なる軸上に存在するため、図2の下方に示すように、両者は異なった運動軌跡を示し、検査チップ60yの円運動は、その影響を受けて不安定となってしまう。具体的には、検査チップ60yが撹拌装置から転落するおそれがある。また、検査チップ60yが撹拌装置から転落することがない場合においても、検査チップ60y内の試薬等の液体を効率良く撹拌することができず、撹拌を行っても、検査チップ60y内の試薬等の液体がいわゆる渦を形成せずに、試薬等の液体を反応場に十分に供給することが期待できないおそれがある。
As shown in FIG. 2, in the
すなわち、従来技術では、被検出物質の検出精度の更なる向上と、安定して且つ効率的な撹拌とを同時に実現することができなかった。 That is, in the prior art, it has not been possible to further improve the detection accuracy of the substance to be detected and to achieve stable and efficient stirring at the same time.
本発明の検査チップは、内部に液体を収容し、底面端の円運動により前記液体を撹拌するための検査チップであって、前記液体を収容するためのウェル本体と、前記ウェル本体の側面に配設された側壁部材とを有し、前記ウェル本体の前記底面端は、前記ウェル本体の中心線から前記側壁部材に偏った位置にて、前記底面端を円運動させるための回転部材と接触する底面構造を有する。 The inspection chip of the present invention is an inspection chip for accommodating a liquid inside and stirring the liquid by a circular motion at the bottom end, and is provided on a well body for accommodating the liquid and a side surface of the well body. It has a side wall member that is arranged, and the bottom end of the well body comes into contact with a rotating member for circularly moving the bottom end at a position biased from the center line of the well body to the side wall member. Has a bottom structure.
本発明の検査システムは、本発明の検査チップを使用した検査システムであって、前記検査チップに対して光を照射する光源と、前記検査チップから出射した被測定光を測定するための検出部と、前記回転部材を有する撹拌装置とを有する。 The inspection system of the present invention is an inspection system using the inspection chip of the present invention, and is a light source that irradiates the inspection chip with light and a detection unit for measuring the light to be measured emitted from the inspection chip. And a stirring device having the rotating member.
本発明によれば、被検出物質の検出精度の更なる向上と、安定して且つ効率的な撹拌とを同時に実現することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to further improve the detection accuracy of the substance to be detected and simultaneously realize stable and efficient stirring.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための一形態について説明する。本実施形態は、生化学検査システムであり、1つの検査を構成する個々のステップをそれぞれ行う複数の測定ユニットが生産ラインに順に並んでおり、検査チップが生産ラインに沿って進行することにより、個々のステップが順に行われ検査が進行していくとともに、複数の検査チップを次々と導入することにより、複数の検査をほぼ同時に行える連続形態を採用している。ただし、本発明は連続形態に限定されない。例えば、1つの検査を構成する個々のステップを同じ位置で行い、検査の進行が検査チップの進行に依存しない非連続形態を採用することもできる。 Hereinafter, one embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is a biochemical inspection system, in which a plurality of measuring units that perform individual steps constituting one inspection are arranged in order on the production line, and the inspection chips proceed along the production line. As the individual steps are performed in order and the inspection progresses, a continuous form is adopted in which a plurality of inspection chips can be introduced one after another so that a plurality of inspections can be performed almost at the same time. However, the present invention is not limited to the continuous form. For example, it is possible to adopt a discontinuous form in which the individual steps constituting one inspection are performed at the same position and the progress of the inspection does not depend on the progress of the inspection chip.
なお、本実施形態は、生化学検査としてSPFSを利用した方法を採用しているが、本発明はSPFSを利用した方法に限定されない。例えば、表面プラズモン共鳴(surface plasmon resonance, SPR)、一般的な蛍光イムノアッセイなどの方法を採用することもできる。もっとも、検査の種類や態様が限定されることはなく、非対称な検査チップの使用を必要とする場合であれば、被検出物質の検出精度の更なる向上と、安定して且つ効率的な撹拌とを同時に実現する効果が得られ得る。 Although the present embodiment employs a method using SPFS as a biochemical test, the present invention is not limited to the method using SPFS. For example, methods such as surface plasmon resonance (SPR) and general fluorescence immunoassay can also be adopted. However, the type and mode of inspection are not limited, and if the use of an asymmetric inspection chip is required, the detection accuracy of the substance to be detected is further improved, and stable and efficient stirring is performed. And can be obtained at the same time.
(生化学検査システム)
図3は、本実施形態に係る生化学検査システムAの構成を示す模式図である。生化学検査システムAは、SPFSを利用した生化学検査を行うためのシステムである。具体的に、生化学検査システムAは、金属膜上に固定化された第1の捕捉体により被検出物質を捕捉し、第1の捕捉体に捕捉された被検出物質に、蛍光物質により蛍光標識された第2の捕捉体を結合させて被検出物質を蛍光標識する。その後、金属膜に励起光を照射して金属膜近傍において表面プラズモン共鳴に基づく増強電場を発生させ、増強電場によって励起された蛍光物質から放出された蛍光を検出して被検出物質の存在や量を測定する。(Biochemical testing system)
FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the biochemical inspection system A according to the present embodiment. The biochemical test system A is a system for performing a biochemical test using SPFS. Specifically, the biochemical inspection system A captures the substance to be detected by the first trapping object immobilized on the metal film, and fluoresces the substance to be detected captured by the first trapping substance by the fluorescent substance. The labeled second trap is attached to fluorescently label the substance to be detected. After that, the metal film is irradiated with excitation light to generate an enhanced electric field based on surface plasmon resonance in the vicinity of the metal film, and the fluorescence emitted from the fluorescent substance excited by the enhanced electric field is detected to detect the presence or amount of the substance to be detected. To measure.
図3に示すように、生化学検査システムAは、加振部10と、投光部20と、送液・搬送部30と、検出部40と、制御演算部50とからなり、投光部20により、加振部10に配置された検査チップに励起光を照射し、検出部40により、検査チップから出射された蛍光を検出するように構成されている。以下に、各部の具体的な構成について説明する。
As shown in FIG. 3, the biochemical inspection system A includes a
(加振部)
加振部10は、検査チップ60a、60c及び60dに対応する位置10a、10c及び10dに、回転振動により各検査チップ60a、60c及び60d内に収容された液体を撹拌する図示しない撹拌装置をそれぞれ備える。撹拌装置は、励起光、蛍光、プラズモン散乱光等の光路を妨げない位置に配置され、偏芯した回転体を有する。回転体は、検査チップと接触した状態で回転振動を行うことで、検査チップに周方向の回転振動を加えて検査チップ内に収容された液体を撹拌する。ただし、撹拌装置は、偏芯した回転体を有するものに限定されず、検査チップに回転振動を加えることにより検査チップ内に収容された液体を撹拌できるものであれば良い。(Vibration section)
The vibrating
撹拌装置が検査チップ内に収容された液体を撹拌することで、生化学検査における各ステップの反応や洗浄などを効率的に行うことができる。検査チップ内の液体を効率良く撹拌する観点から、撹拌装置は、液体を収容した検査チップの固有振動数、又はその前後の振動周波数で検査チップに回転振動を加えることが好ましい。また、異なる固有振動数(n次の固有振動数およびm次の固有振動数、nおよびmは正の整数)を順次切り替えながら検査チップに回転振動を加えても良い。なお、撹拌装置を設ける位置は、前述した位置に限定されず、各ステップの操作内容等によって、必要に応じて設置位置若しくは数を変更し、又は全ての検査チップに対応して撹拌装置をそれぞれ設けることも可能である。 By agitating the liquid contained in the inspection chip by the agitator, the reaction and cleaning of each step in the biochemical inspection can be efficiently performed. From the viewpoint of efficiently stirring the liquid in the inspection chip, the stirring device preferably applies rotational vibration to the inspection chip at the natural frequency of the inspection chip containing the liquid or a vibration frequency before and after the natural frequency. Further, rotational vibration may be applied to the inspection chip while sequentially switching between different natural frequencies (n-th order natural frequency and m-th order natural frequency, where n and m are positive integers). The position where the stirrer is provided is not limited to the above-mentioned position, and the installation position or number may be changed as necessary depending on the operation content of each step, or the stirrer may be provided for all inspection chips. It is also possible to provide it.
(投光部)
投光部20は、光源ユニットと第1角度調整部と(いずれも不図示)からなり、検査チップに対して励起光を照射する。(Light projector)
The
光源ユニットは、光源と、ビーム整形光学系と、APC機構と、温度調整機構とからなり、検査チップに励起光を照射する。図4A〜Cは、検査チップ60の構造を示す模式図である。検査チップ60の構造の詳細については後述するが、図4Aに示すように、検査チップ60は、ウェル本体61と側壁部材62とからなり、図4B及びCに示すように、側壁部材62と隣接するウェル本体61の側壁に、第2開口64が設けられている。図5は、検査チップ60の高さ方向(図4における上下方向)の断面における第2開口64近傍を拡大した部分拡大断面図であり、側壁部材62の構造を示す模式図である。側壁部材62の構造の詳細については後述するが、図5に示すように、側壁部材62は、プリズム71と、金属膜75と、捕捉膜76とからなり、第2開口64において捕捉膜76が露出して反応場77を形成する。
The light source unit includes a light source, a beam shaping optical system, an APC mechanism, and a temperature adjusting mechanism, and irradiates the inspection chip with excitation light. 4A to 4C are schematic views showing the structure of the
図6は、検査チップ60の横断面を示すものであり、検査チップ60に入射する光と検査チップ60から出射する光とを示す模式図である。図6に示すように、光源ユニットは、波長及び光量が一定の励起光91を、検査チップ60のプリズム71に対して、プリズム71の反射面73における照射スポットの形状がほぼ円形となるように照射する。照射スポットの大きさは、反応場77よりも小さいことが好ましい。
FIG. 6 shows a cross section of the
光源の種類は、特に限定されず、例えばレーザーダイオード(LD)である。光源の他の例には、発光ダイオード、水銀灯、その他のレーザー光源が含まれる。光源から出射される光がビームでない場合は、光源から出射される光は、レンズや鏡、スリットなどによりビームに変換される。また、光源から出射される光が単色光でない場合は、光源から出射される光は、回折格子などにより単色光に変換される。更に、光源から出射される光が直線偏光でない場合は、光源から出射される光は、偏光子などにより直線偏光の光に変換される。 The type of light source is not particularly limited, and is, for example, a laser diode (LD). Other examples of light sources include light emitting diodes, mercury lamps, and other laser light sources. When the light emitted from the light source is not a beam, the light emitted from the light source is converted into a beam by a lens, a mirror, a slit, or the like. When the light emitted from the light source is not monochromatic light, the light emitted from the light source is converted into monochromatic light by a diffraction grating or the like. Further, when the light emitted from the light source is not linearly polarized light, the light emitted from the light source is converted into linearly polarized light by a polarizer or the like.
ビーム整形光学系は、例えば、コリメーターと、バンドパスフィルターと、直線偏光フィルターと、半波長板と、スリットと、ズーム手段とからなる。ただし、ビーム整形光学系は、これらの一部のみを含むように構成されても良い。コリメーターは、光源から出射された励起光をコリメートする。バンドパスフィルターは、光源から出射された励起光を中心波長のみの狭帯域光にする。光源から出射された励起光は、若干の波長分布幅を有するためである。直線偏光フィルターは、光源から出射された励起光を完全な直線偏光の光にする。半波長板は、反射面73にP波成分が入射するように、励起光の偏光方向を調整する。スリット及びズーム手段は、反射面73における照射スポットの形状が所定サイズの円形となるように、励起光のビーム径や輪郭形状等を調整する。
The beam shaping optical system includes, for example, a collimator, a bandpass filter, a linear polarizing filter, a half-wave plate, a slit, and a zoom means. However, the beam shaping optical system may be configured to include only a part of these. The collimator collimates the excitation light emitted from the light source. The bandpass filter makes the excitation light emitted from the light source narrow-band light having only the central wavelength. This is because the excitation light emitted from the light source has a slight wavelength distribution width. The linearly polarized light filter turns the excitation light emitted from the light source into fully linearly polarized light. The half-wave plate adjusts the polarization direction of the excitation light so that the P wave component is incident on the reflecting
APC機構は、光源の出力が一定となるよう光源を制御する。具体的に、APC機構は、励起光から分岐させた光の光量をフォトダイオードなどにより検出し、回帰回路で投入エネルギーを制御して光源の出力を一定に制御する。 The APC mechanism controls the light source so that the output of the light source is constant. Specifically, the APC mechanism detects the amount of light branched from the excitation light by a photodiode or the like, and controls the input energy by a regression circuit to control the output of the light source to be constant.
温度調整機構は、例えば、ヒーターやペルチェ素子である。光源から出射される光の波長及びエネルギーは、温度によって変動することがあるため、温度調整機構は、光源の温度を一定に維持することにより光源から出射される光の波長及びエネルギーを一定に制御する。 The temperature adjusting mechanism is, for example, a heater or a Peltier element. Since the wavelength and energy of the light emitted from the light source may fluctuate depending on the temperature, the temperature adjustment mechanism constantly controls the wavelength and energy of the light emitted from the light source by keeping the temperature of the light source constant. To do.
第1角度調整部は、励起光91の光軸と検査チップ60とを相対的に回転させて、反射面73に対する励起光91の入射角αを調整する。
The first angle adjusting unit adjusts the incident angle α of the
例えば、第1角度調整部は、検査チップ60の高さ方向に沿った軸(図6において紙面と垂直な軸)を中心として、光源ユニットを回動させて入射角αを走査する。これにより、前述した走査によって入射角αが変動したとしても、反射面73における励起光91の照射スポットの位置はほとんど変化せずに維持される。
For example, the first angle adjusting unit scans the incident angle α by rotating the light source unit around an axis along the height direction of the inspection chip 60 (the axis perpendicular to the paper surface in FIG. 6). As a result, even if the incident angle α fluctuates due to the scanning described above, the position of the irradiation spot of the
このように、第1角度調整部が励起光91の入射角αを走査することにより、後述する検出部40において増強角が特定される。増強角とは、反射面73に対して励起光91を照射した場合に、反射面73を通過して検査チップ60のウェル本体61側に放出され、励起光91と同一波長のプラズモン散乱光94の光量が最大となる時の入射角たる角度である。増強角は、後述する光学ブランク測定及び蛍光値測定時の励起光91の入射角αとして設定される。なお、増強角など励起光91の入射条件は、検査チップ60の設計要素(例えば、プリズム71の材料や形状、金属膜75の膜厚、励起光91の波長など)や、検査チップ60内に収容される液体の屈折率等によっておおむね決定されるが、プリズム71の形状誤差、検査チップ60内に収容される液体の組成(例えば、蛍光物質の種類や量など)等により変動することもあることから、検査ごとに最適な増強角を特定することが好ましい。
In this way, the first angle adjusting unit scans the incident angle α of the
(検出部)
検出部40は、第1レンズと、光学フィルターと、第2レンズと、位置切替手段と、受光センサーと(いずれも不図示)からなり、検査チップ60から出射された蛍光93及びプラズモン散乱光94を検出する。(Detection unit)
The
第1レンズは、例えば集光レンズであり、反応場77近傍から出射される光を集光する。第2レンズは、例えば結像レンズであり、第1レンズで集光された光を受光センサーの受光面に結像させる。第1レンズと第2レンズの間の光路は、ほぼ平行な光路となっている。
The first lens is, for example, a condensing lens, which condenses light emitted from the vicinity of the
光学フィルターは、蛍光93を検出する場合、位置切替部により、第1レンズと第2レンズの間の光路上に配置される。光学フィルターは、例えば、所定の光成分を反射する多層膜を含むフィルター、又は所定の光成分を吸収する色ガラスフィルターであり、第1レンズで集光された光のうち、励起光91やプラズモン散乱光94などの励起光成分を除去し、蛍光93のみを受光センサーに導く。これにより、受光センサーにおいて、高いS(シグナル)/N(ノイズ)比で蛍光93を検出することができる。光学フィルターの例には、励起光反射フィルター、短波長カットフィルター及びバンドパスフィルターが含まれる。
When detecting fluorescence 93, the optical filter is arranged on the optical path between the first lens and the second lens by the position switching unit. The optical filter is, for example, a filter including a multilayer film that reflects a predetermined light component, or a colored glass filter that absorbs a predetermined light component, and among the light focused by the first lens,
プラズモン散乱光94を検出する場合、光学フィルターは、第1レンズと第2レンズの間の光路外に配置される。この場合、プラズモン散乱光94の光量が最大となる時の入射角たる増強角が特定される。 When detecting the plasmon scattered light 94, the optical filter is arranged outside the optical path between the first lens and the second lens. In this case, the augmentation angle, which is the incident angle when the amount of light of the plasmon scattered light 94 is maximized, is specified.
位置切替部は、必要に応じて、光学フィルターを、第1レンズと第2レンズの間の光路上に、又は同光路外に配置する。具体的には、蛍光93を検出する場合には、光学フィルターを同光路上に配置し、プラズモン散乱光94を検出する場合には、光学フィルターを同光路外に配置する。 The position switching unit arranges the optical filter on the optical path between the first lens and the second lens or outside the optical path, if necessary. Specifically, when detecting the fluorescence 93, the optical filter is arranged on the same optical path, and when detecting the plasmon scattered light 94, the optical filter is arranged outside the same optical path.
受光センサーは、蛍光93及びプラズモン散乱光94を検出する。受光センサーは、例えば、光電子増倍管(PMT)やアバランシェフォトダイオード(APD)などである。ただし、受光センサーは、これらに限定されず、微弱な蛍光93を検出することが可能で、高い感度を有するものであれば良い。 The light receiving sensor detects fluorescence 93 and plasmon scattered light 94. The light receiving sensor is, for example, a photomultiplier tube (PMT) or an avalanche photodiode (APD). However, the light receiving sensor is not limited to these, and may be any one capable of detecting weak fluorescence 93 and having high sensitivity.
また、検出部40は、プラズモン散乱光94を検出する代わりに、励起光91の反射光92を検出するように構成されても良い。例えば、上記受光センサーにより、又は反射光検出用の受光センサー(例えばフォトダイオード)を別途設けて、反射光92を検出するように構成されても良い。この場合、投光部20の第1角度調整部が励起光91の入射角αを走査する際、検出部40においては、増強角の代わりに、共鳴角が特定され、後述する光学ブランク測定及び蛍光値測定時の励起光91の入射角αとして設定される。共鳴角とは、反射面73に対して励起光91を照射した場合に、反射面73で反射された励起光91の反射光92の光量が最小となる時の入射角たる角度である。なお、共鳴角は、増強角の極近傍に存在する。
Further, the
また、投光部20と受光センサーは、検査チップ60と同じ高さに配置されている。これにより、生化学検査システムの小型化を図ることができる。ただし、投光部20と受光センサーは、必ずしも検査チップ60と同じ高さに配置される必要はない。例えば、ミラーなどを用いて投光部20と受光センサーの位置を自由に変更することも可能である。
Further, the
(送液・搬送部)
送液・搬送部30は、送液手段と搬送手段と(いずれも不図示)からなる。送液手段は、必要に応じて、試薬等の液体を検査チップに供給し、また、検査チップ内に収容された液体を回収する。搬送手段は、必要に応じて、検査チップを移動させて適切な位置に配置する。(Liquid transfer / transport section)
The liquid transfer /
送液手段は、試薬チップと、ピペットユニットと、第1移動機構と(いずれも不図示)からなる。 The liquid feeding means includes a reagent tip, a pipette unit, and a first moving mechanism (all not shown).
試薬チップは、検体、検体希釈用液、測定用緩衝液、洗浄液、被検出物質に蛍光標識を付与するための標識液等をそれぞれ収容可能な容器である。検体及び被検出物質の種類は特に限定されない。検体の例には、血液、血清、血漿、脳脊髄液、尿、鼻孔液、唾液、精液などの体液及び組織抽出液が含まれる。被検出物質の例には、核酸(DNAやRNA)、タンパク質(ポリペプチド、オリゴペプチドなど)、アミノ酸、糖質、脂質及びこれらの修飾分子が含まれる。検体希釈用液は、例えばBSA(bovine serum albumin)、Antifoam SI、NaN3、CMD(carboxymethyl-dextran)、HAMA(human anti-mouse antibodies)阻害剤、PBST(phosphate buffered saline with Tween 20)からなる。測定用緩衝液は、例えばBSA、Antifoam SI、NaN3、PBSTからなる。洗浄液、例えばAntifoam SI、NaN3、PBSTからなる。標識液は、例えば蛍光物質により標識された2次抗体とPBSTとからなる。また、試薬チップは、通常、複数の容器が液体の種類に応じて配置されてなるか、又は複数の容器が一体化されてなる。 The reagent chip is a container that can contain a sample, a sample dilution solution, a measurement buffer solution, a washing solution, a labeling solution for imparting a fluorescent label to a substance to be detected, and the like. The types of the sample and the substance to be detected are not particularly limited. Examples of specimens include body fluids such as blood, serum, plasma, cerebrospinal fluid, urine, nasal fluid, saliva, semen and tissue extracts. Examples of substances to be detected include nucleic acids (DNA and RNA), proteins (polypeptides, oligopeptides, etc.), amino acids, sugars, lipids and modified molecules thereof. The sample dilution solution comprises, for example, BSA (bovine serum albumin), Antifoam SI, NaN3, CMD (carboxymethyl-dextran), HAMA (human anti-mouse antibodies) inhibitor, and PBST (phosphate buffered saline with Tween 20). The measurement buffer solution comprises, for example, BSA, Antifoam SI, NaN3, PBST. It consists of a cleaning solution, for example Antifoam SI, NaN3, PBST. The labeling solution comprises, for example, a secondary antibody labeled with a fluorescent substance and PBST. In addition, the reagent chip is usually composed of a plurality of containers arranged according to the type of liquid, or a plurality of containers integrated.
ピペットユニットは、シリンジポンプとノズルとからなる。シリンジポンプは、シリンジと、シリンジ内を往復運動可能なプランジャーと、駆動機構とからなり、プランジャーの往復運動により液体を定量的に吸引又は吐出する。駆動機構は、プランジャーを往復運動させるための手段であり、例えばステッピングモーターからなる。ノズルの一端はシリンジポンプと接続されている。シリンジポンプと接続しないノズルの他端には、ピペットチップが装着される。ただし、ピペットチップを使用せずに、試薬等の液体をノズルにより検査チップ内に直接に供給し、又は検査チップ内に収容された液体をノズルにより直接に回収することも可能である。 The pipette unit consists of a syringe pump and a nozzle. The syringe pump includes a syringe, a plunger capable of reciprocating in the syringe, and a drive mechanism, and quantitatively sucks or discharges a liquid by the reciprocating motion of the plunger. The drive mechanism is a means for reciprocating the plunger, and includes, for example, a stepping motor. One end of the nozzle is connected to the syringe pump. A pipette tip is attached to the other end of the nozzle that is not connected to the syringe pump. However, without using a pipette tip, it is also possible to directly supply a liquid such as a reagent into the inspection tip by a nozzle, or to directly collect the liquid contained in the test tip by a nozzle.
第1移動機構は、ノズルを移動させて所定の位置に配置する。例えば、第1移動機構は、ノズルを垂直方向と水平方向との二方向に自在に移動させる。第1移動機構の例には、ロボットアームと、2軸ステージ又は上下動自在なターンテーブルとからなるものが含まれる。 The first moving mechanism moves the nozzle and arranges it at a predetermined position. For example, the first moving mechanism freely moves the nozzle in two directions, a vertical direction and a horizontal direction. Examples of the first moving mechanism include a robot arm and a two-axis stage or a vertically movable turntable.
搬送手段は、検査チップ保持部と、第2移動機構と(いずれも不図示)からなる。 The transport means includes an inspection chip holding portion and a second moving mechanism (both not shown).
検査チップ保持部は、検査チップ60を保持するためのものであり、第2移動機構に固定され又は着脱自在に構成される。第2移動機構は、検査チップ保持部を移動させることによって、検査チップ保持部に保持された検査チップ60を、検査を構成する個々のステップをそれぞれ行う各測定ユニットに対応する位置10a〜10eなど、必要に応じて適切な位置に配置する。第2移動機構の例には、コンベアや回転ステージが含まれる。ただし、複数の検査をほぼ同時に行える連続形態を採用せず、1つの検査を構成する個々のステップを同じ位置で行う非連続形態を採用する場合は、第2移動機構を設ける必要はない。例えば、第2移動機構を省略し、検査チップ保持部のみを設けて検査チップ60を保持するように構成しても良い。また、連続形態を採用する場合でも、検査の進行に応じて検査チップ60を移動させる必要がなければ、1つの検査を構成する個々のステップをそれぞれ行う各測定ユニットに対応して複数の検査チップ60を設け、1つの測定ユニットにおける作業が完了したら、検査チップ60を移動させるではなく検査チップ60内の試薬等の液体を送液手段等により次の測定ユニットに対応する検査チップ60内に移し替えることが可能である。この場合も、第2移動機構を省略し、検査チップ保持部のみを設けて各検査チップ60を保持するように構成しても良い。
The inspection chip holding portion is for holding the
(制御演算部)
図7は、制御演算部50のブロック図である。制御演算部50は、図7に示すように、CPU51と、投光制御部52と、送液駆動制御部53と、送液移動制御部54と、搬送制御部55と、検出制御部56と、演算部57とからなる。(Control calculation unit)
FIG. 7 is a block diagram of the
CPU51は、測定全体の制御を行い、必要に応じて後述する各制御部又は演算部を作動させる。投光制御部52は、投光部20の制御を行い、励起光を所定の位置に照射する。送液駆動制御部53は、送液・搬送部30の送液手段のピペットユニットの制御を行い、所定の液体を所定量で吸引又は吐出する。送液移動制御部54は、送液・搬送部30の送液手段の第1移動機構の制御を行い、ノズルを所定の位置に配置する。搬送制御部55は、送液・搬送部30の搬送手段の制御を行い、必要に応じて検査チップを適切な位置に配置する。検出制御部56は、検出部40の制御を行い、必要に応じてプラズモン散乱光又は蛍光の検出を行う。演算部57は、プラズモン散乱光の光量に基づいて増強角を特定し、蛍光の光量に基づいて被検出物質の濃度の算出など定量的計測を行い、またその他データの補正処理等を行う。
The
(検査チップ)
図4A〜Cは、検査チップ60の構造を示す模式図である。図4Aは、検査チップ60の斜視図である。図4Aに示すように、検査チップ60は、ウェル本体61と側壁部材62とからなる。ウェル本体61は、液体を収容可能な有底の構造である。(Inspection chip)
4A to 4C are schematic views showing the structure of the
(ウェル本体)
図4Bは、ウェル本体61の斜視図であり、図4Cは、ウェル本体61の斜視透視図である。図4B及び4Cに示すように、ウェル本体61は、一方端に第1開口63を有し、側壁部材62と隣接する側壁に第2開口64を有し、第1開口63側とは反対する側の底面端に底面構造66を有する。また、ウェル本体61は、側壁部材62が配置された側の外壁が、側壁部材62の幅に合わせて平面に削られ、底面構造66により底面端が閉塞されている略円筒である。第1開口63及び第2開口64と接続しているウェル本体61内部の空間は、試薬等の液体を収容する液体収容部65となる。ただし、ウェル本体61の形状は円筒に限定されず、例えば横断面が正方形の角筒、又は横断面が非対称の形状を有するものであっても良い。特に、ウェル本体61が縦に長い形状を呈する場合、被検出物質の検出精度の更なる向上と、安定して且つ効率的な撹拌とを同時に実現する効果が顕著である。また、側壁部材62が配置された側のウェル本体61の外壁の形状も、側壁部材62を固定できれば良く、平面に限定されることはない。(Well body)
FIG. 4B is a perspective view of the
ウェル本体61は、励起光91の波長を有する光及び蛍光93の波長を有する光に対して透明な材料で形成されており、例えば樹脂又はガラスで形成されている。ただし、後述の検査方法における測定を妨げない限り、ウェル本体61の一部を、励起光91の波長を有する光及び蛍光93の波長を有する光に対して不透明な材料で形成してもよい。
The
底面構造66は、先端66aが側壁部材62側に偏っている曲面となっている。図6は、検査チップ60を第1開口63側から見た時の模式図である。図6に示すように、先端66aは、ウェル本体61の横断面の対称中心cではなく、対称中心cから側壁部材62側に偏った先端位置xに位置する。先端位置xと、試薬等の液体を収容した状態での検査チップ60の重心(以下、単に「検査チップ60の重心」とする。)G2とは、検査チップ60の長さ方向において同じ軸上に位置する。図8は、撹拌装置の回転体99に設置された検査チップ60の円運動を説明するための模式図である。図8の上方は、検査チップ60内の液体を撹拌する際、撹拌装置の回転体99に設置された検査チップ60の側面図を示す。図8の下方は、検査チップ60内の液体を撹拌する際、検査チップ60を第1開口63側から見た時の模式図を示す。図8に示すように、検査チップ60と回転体99とは、先端66aで接触していることから、先端66aを、検査チップ60の重心G2が存在する検査チップ60の長さ方向の軸上に配置することにより、図8の下方に示すように、検査チップ60の重心G2と先端66aとは、同じ運動軌跡で円運動を行うこととなり、検査チップ60は、回転体99の円運動に連れて安定した円運動を行うことが可能となる。なお、図8の下方においては、表記の便宜上、検査チップ60を直線で表記しており、検査チップ60の重心及び先端66aの運動軌跡をそれぞれ破線で表記している。
The
以上のように、検査チップ60が安定した円運動を行うことが可能となれば、検査チップ60が撹拌装置から転落することがなくなり、円運動により、検査チップ60内に収容された試薬等の液体を効率良く撹拌し、試薬等の液体を後述する反応場に十分に供給することが可能となる。
As described above, if the
ただし、底面構造66は、曲面に限定されず、例えば、先端位置xに先端を有する角錐、又は、先端位置xに突出部を有する平面であっても良い。すなわち、底面構造66は、先端位置xにおいて撹拌装置の回転体99と接触して円運動を受けるように構成されていれば良い。また、回転体99に装着した際の安定性の観点から、底面構造66は、接触する回転体99の面と同じ形状であることが好ましい。
However, the
また、本実施形態において、先端位置xと、検査チップ60の重心G2とは、検査チップ60の長さ方向において同じ軸上に位置しているが、先端位置xは、これに限定されず、ウェル本体61の横断面の中心位置(本実施形態においては対称中心c)から、側壁部材62側に偏っていれば良い。例えば、側壁部材62の重さ等により、先端位置xと、検査チップ60の重心G2とを、検査チップ60の長さ方向において同じ軸上に配置することが、検査チップ60の構造上不可能な場合もある。その場合、先端位置xと、検査チップ60の重心G2とは、必ずしも検査チップ60の長さ方向において同じ軸上に位置する必要はなく、先端位置xを、側壁部材62側に偏るように配置すれば、検査チップ60の円運動を安定させて検査チップ60内に収容された試薬等の液体を効率良く撹拌する効果が得られ得る。
Further, in the present embodiment, the tip position x and the center of gravity G2 of the
また、前述した通りに、検査チップ60の重心とは、正確には試薬等の液体を収容した状態での検査チップ60の重心であるが、製造等の便宜上、検査チップ60の重心を検査チップ60自体の重心とすることも可能である。
Further, as described above, the center of gravity of the
(側壁部材)
図5は、検査チップ60の高さ方向(図4における上下方向)の断面における第2開口64近傍を拡大した部分拡大断面図であり、側壁部材62の構造を示す模式図である。図5に示すように、側壁部材62は、プリズム71と、金属膜75と、捕捉膜76とからなり、第2開口64において捕捉膜76が露出して反応場77を形成する。側壁部材62は、検査チップ60内に収容された試薬等の液体が漏洩することなく第2開口64を閉塞できるように、不図示の接着層を介してウェル本体61に接着されている。ただし、側壁部材62は、接着層を使用せずに、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着などによりウェル本体61と接合されていても良い。(Wall member)
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of the vicinity of the
プリズム71は、励起光91に対して透明な誘電体からなる光学素子であり、複屈折特性を少なからず有する。プリズム71の材料の例には、樹脂及びガラスが含まれ、好ましくは、屈折率が1.4〜1.6であり、且つ複屈折が小さい樹脂である。
The
図6は、検査チップ60を第1開口63側から見た時の模式図であり、検査チップ60に入射する光と検査チップ60から出射する光とを示す模式図である。図6に示すように、プリズム71は、台形を底面とする柱体であり、台形の一方の底辺に対応する面が反射面73で、一方の脚に対応する面が入射面72で、他方の脚に対応する面が出射面74である。投光部20から出射された励起光91は、入射面72に入射される。プリズム71は、入射面72を通過してプリズム71の内部に入射した光が反射面73で反射し、反射面73で反射された反射光92が出射面74を通過してプリズム71の外部に出射するように構成されている。ただし、プリズム71の形状は、台形を底面とする柱体に限定されず、例えば、三角柱又は半円柱であっても良い。また、反射面73は、平面であることが好ましい。
FIG. 6 is a schematic view of the
また、励起光91の光源がレーザーダイオード(LD)である場合、励起光91がLDに戻ると、LDの励起状態が乱れてしまい、励起光91の波長や出力が変動してしまうため、入射面72は、励起光91が投光部20に戻らないように形成されており、励起光91が入射面72に垂直に入射しないように反射面73との角度が設定される。本実施形態において、入射面72と反射面73との角度、及び、反射面73と出射面74との角度は、いずれも約80°である。
Further, when the light source of the
金属膜75は、プリズム71の反射面73上に形成されている。金属膜75の材料は、表面プラズモン共鳴を生じさせうる金属であれば特に限定されない。金属膜75の材料の例には、金、銀、銅、アルミニウム及びこれらの合金が含まれる。金属膜75の形成方法は、特に限定されない。金属膜75の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、めっきが含まれる。金属膜75の厚みは、特に限定されないが、30〜70nmの範囲内であることが好ましい。
The
捕捉膜76は、金属膜75上において、被検出物質と特異的に結合する第1の捕捉体が固定化された領域である。第1の捕捉体の種類は、被検出物質と特異的に結合可能なものでれば特に限定されない。第1の捕捉体の例には、被検出物質と特異的に結合可能な抗体(1次抗体)又はその断片、核酸、酵素などが含まれる。
The
反応場77は、第2開口64においてウェル本体61の液体収容部65に露出している捕捉膜76の領域である。反応場77において、金属膜75上に固定化され、捕捉膜76を形成する第1の捕捉体は、検体中に存在する被検出物質と特異的に結合することにより被検出物質を選択的に捕捉する。検出精度の観点から、反応場77が形成される面、すなわち、本実施形態においては、反応場77に対応する金属膜75の領域の面は、平面であることが好ましい。また、反応場77の上に、第1の捕捉体の捕捉能力を長期間維持するための保護層を塗布しても良い。
The
反応場77の大きさは特に限定されない。捕捉膜76が第2開口64を閉塞できる大きさである場合、反応場77の大きさは第2開口64により規定される。これにより、反応場77の大きさを高精度且つ容易に調整することができる。一方、捕捉膜76が第2開口64よりも小さい場合、捕捉膜76の大きさがそのまま反応場77の大きさとなる。
The size of the
また、反応場77は、ウェル本体61の底面構造66側の底面から離れた位置に配置されることが好ましい。これにより、液体収容部65内に試薬等の液体を反応場77に供給し反応を効率良く行うことができる。また、蛍光93を検出する際に、ウェル本体61の底面構造66側の底面に起因するノイズによって検出精度が低下してしまうことを防止することもできる。
Further, the
(生化学検査システムの動作)
図9は、生化学検査システムAの動作を説明するためのフローチャートである。図9を用いて生化学検査システムAの動作について説明する。(Operation of biochemical inspection system)
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the biochemical inspection system A. The operation of the biochemical inspection system A will be described with reference to FIG.
まずは、測定の準備を行う(工程S10)。具体的には、制御演算部50の制御により、送液・搬送部30が対象の検査チップ60を生化学検査システムAの位置10a(図3参照)に移動させ、検査チップ60を位置10aに対応する撹拌装置の回転体に装着する。そして、送液・搬送部30により洗浄液が検査チップ60に供給され、加振部10により検査チップ60内の液体を撹拌しながら液体収容部65内の洗浄を行う。この際、反応場77上に第1の捕捉体の捕捉能力を長期間維持するための保護層が塗布されている場合、保護層も除去される。その後、送液・搬送部30により、検査チップ60内の洗浄液が回収され、測定用緩衝液が検査チップ60内に新たに供給される。
First, preparation for measurement is performed (step S10). Specifically, under the control of the
次に、励起光を検査チップ60に照射して、増強角を特定するための増強測定及び光学ブランク値を測定するための光学ブランク値測定を行う(工程S20)。具体的には、制御演算部50の制御により、送液・搬送部30が対象の検査チップ60を生化学検査システムAの位置10b(図3参照)に配置し、投光部10が、検査チップ60の反応場77に対応する反射面73の領域に、入射角αを走査しながら励起光91を照射する。それと同時に、検出部40は、励起光91に照射された金属膜75から検査チップ60の内部側に放出されたプラズモン散乱光94を検出する。制御演算部50は、励起光91の入射角αとプラズモン散乱光94の強度との関係を含むデータを取得し、同データに基づいて、プラズモン散乱光94の強度が最大となった時の入射角αを増強角として特定し、励起光91の入射角αを増強角に設定する。また、増強角は、0.1°程度のオーダーで決定される。
Next, the
その後、制御演算部50の制御により、投光部10は、検査チップ60の反応場77に対応する反射面73の領域に、増強角に設定された入射角αで励起光91を照射する。それと同時に、検出部40は、蛍光93と同じ波長の光の光量を検出する。制御演算部50は、検出部40により測定された光の光量を光学ブランク値として記録する。
After that, under the control of the
その後、送液・搬送部30により、検査チップ60内の測定用緩衝液が回収され、測定用検体が検査チップ60内に新たに供給される。なお、測定用検体としては、受検者から直接採取した検体を使用しても良いし、受検者から直接採取した検体を、検体希釈用液で希釈されたものを使用しても良い。
After that, the liquid feeding / transporting
次に、反応場77に露出している第1の捕捉体に、検体中に存在する被検出物質を結合させるための1次反応を行う(工程S30)。具体的には、制御演算部50の制御により、送液・搬送部30が対象の検査チップ60を生化学検査システムAの位置10c(図3参照)に移動させ、検査チップ60を位置10cに対応する撹拌装置の回転体に装着する。そして、加振部10により検査チップ60内の液体を撹拌する。この際、検体中に存在する被検出物質は、反応場77に露出している第1の捕捉体と特異的に結合するため、第1の捕捉体に捕捉され反応場77に留まることとなる。
Next, a primary reaction for binding the substance to be detected present in the sample to the first trap exposed in the
反応に充分な時間が経過した後、検査チップ60内を洗浄するために、送液・搬送部30により、検査チップ60内の測定用検体が回収され、洗浄液が検査チップ60内に新たに供給される。この際、加振部10により検査チップ60内の液体を撹拌し続けるため、検査チップ60内に非特異的に吸着した被検出物質や夾雑物等が除去される。
After a sufficient time has elapsed for the reaction, in order to clean the inside of the
その後、送液・搬送部30により、検査チップ60内の洗浄液が回収され、標識液が検査チップ60内に新たに供給される。
After that, the cleaning liquid in the
次に、第1の捕捉体に捕捉された被検出物質に、蛍光標識を付与するための2次反応を行う(工程S40)。具体的には、制御演算部50の制御により、送液・搬送部30が対象の検査チップ60を生化学検査システムAの位置10d(図3参照)に移動させ、検査チップ60を位置10dに対応する撹拌装置の回転体に装着する。そして、加振部10により検査チップ60内の液体を撹拌する。標識液には、蛍光標識された第2の捕捉体が存在し、第2の捕捉体は、第1の捕捉体と特異的に結合する被検出物質の部位とは異なる部位にて被検出物質と特異的に結合するため、第2の捕捉体と特異的に結合することにより、被検出物質は、間接的に蛍光標識されることとなる。なお、第2の捕捉体の種類は、第1の捕捉体と特異的に結合する被検出物質の部位とは異なる部位にて被検出物質と特異的に結合できるものであれば、特に限定されない。例えば、第2の捕捉体は、被検出物質に特異的な生体分子であっても良いし、その断片等であっても良い。また、第2の捕捉体は、1分子からなるものであっても良く、2以上の分子が結合してなる複合体であっても良い。
Next, a secondary reaction for imparting a fluorescent label to the substance to be detected captured by the first trap is carried out (step S40). Specifically, under the control of the
反応に充分な時間が経過した後、検査チップ60内を洗浄するために、送液・搬送部30により、検査チップ60内の標識液が回収され、洗浄液が検査チップ60内に新たに供給される。この際、加振部10により検査チップ60内の液体を撹拌し続けるため、検査チップ60内に非特異的に吸着した第2の捕捉体や夾雑物等が除去される。
After a sufficient time has elapsed for the reaction, in order to clean the inside of the
その後、送液・搬送部30により、検査チップ60内の洗浄液が回収され、測定用緩衝液が検査チップ60内に新たに供給される。
After that, the cleaning liquid in the
次に、蛍光標識された被検出物質からの蛍光値を測定するための蛍光値測定を行う(工程S50)。具体的には、制御演算部50の制御により、送液・搬送部30が対象の検査チップ60を生化学検査システムAの位置10e(図3参照)に配置し、投光部10が、検査チップ60の反応場77に対応する反射面73の領域に、増強角に設定された入射角αで励起光91を照射する。それと同時に、検出部40は、蛍光93と同じ波長の光の光量を検出する。制御演算部50は、検出部40により測定された光の光量を蛍光値として記録する。この際、液体収容部65内の液体(測定用緩衝液)の液面と反応場77の位置とが接近していると、液面で反射又は屈折した蛍光までも検出部40により検出されてしまうおそれがあるため、検出精度の観点から、反応場77は、液体収容部65内の液体(測定用緩衝液)の液面以下で、且つ液面から離れた位置に位置することが好ましい。そのため、本工程における測定用緩衝液は、他工程において使用される液体よりも量が多く供給されても良い。
Next, the fluorescence value measurement for measuring the fluorescence value from the fluorescently labeled substance to be detected is performed (step S50). Specifically, under the control of the
その後、制御演算部50の制御により検査チップ60が処分されるとともに、制御演算部50は、取得した蛍光値から、工程S20で取得した光学ブランク値を引くことで、被検出物質の量に相関するシグナル値を算出する。また、制御演算部50は、予め作成しておいた検量線に基づいて、同シグナル値を、被検出物質の量や濃度などに更に換算しても良い。
After that, the
その後、検査が終了する。以上各工程により、生化学検査システムAは、検体中の被検出物質の存在又は量を測定することができる。 After that, the inspection is completed. Through each of the above steps, the biochemical test system A can measure the presence or amount of the substance to be detected in the sample.
なお、上記工程S20では、励起光91の入射角αを増強角に設定したが、増強角の代わりに、励起光91の入射角αを共鳴角に設定しても良い。この場合、工程S20において、投光部10は、検査チップ60の反応場77に対応する反射面73の領域に、入射角αを走査しながら励起光91を照射する。それと同時に、検出部40は、反射光92の光量を検出する。制御演算部50は、励起光91の入射角αと反射光92の光量との関係を含むデータを取得し、同データに基づいて、反射光92の光量が最小となった時の入射角αを共鳴角として特定し、励起光91の入射角αを共鳴角に設定する。
In the step S20, the incident angle α of the
本出願は、2017年2月15日出願の特願2017−025823に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。 This application claims priority under Japanese Patent Application No. 2017-025823 filed on February 15, 2017. All the contents described in the application specification and drawings are incorporated herein by reference.
10 加振部
10a、10b、10c、10d、10e 位置
20 投光部
30 送液・搬送部
40 検出部
50 制御演算部
51 CPU
52 投光制御部
53 送液駆動制御部
54 送液移動制御部
55 搬送制御部
56 検出制御部
57 演算部
60、60a、60b、60c、60d、60e、60x、60y 検査チップ
61 ウェル本体
62 側壁部材
63 第1開口
64 第2開口
65 液体収容部
66 底面構造
66a、66b 先端
71 プリズム
72 入射面
73 反射面
74 出射面
75 金属膜
76 捕捉膜
77 反応場
91 励起光
92 反射光
93 蛍光
94 プラズモン散乱光
99 回転体
A 生化学検査システム
c 対称中心
x 先端位置
G1、G2 重心
α 入射角
10
52 Light
Claims (12)
前記液体を収容するためのウェル本体と、前記ウェル本体の側面に配設された側壁部材とを有し、
前記ウェル本体の前記底面端は、前記ウェル本体の中心線から前記側壁部材に偏った位置にて、前記底面端を円運動させるための回転部材と接触する底面構造を有する、
検査チップ。An inspection chip that stores a liquid inside and agitates the liquid by circular motion at the bottom edge.
It has a well body for accommodating the liquid and a side wall member arranged on the side surface of the well body.
The bottom end of the well body has a bottom structure in contact with a rotating member for circularly moving the bottom end at a position biased from the center line of the well body to the side wall member.
Inspection tip.
請求項1に記載の検査チップ。The bottom surface structure is formed so that the position of contact with the rotating member is located on an axis parallel to the center line and the center of gravity of the entire inspection chip is present.
The inspection chip according to claim 1.
前記プリズムの一面上に金属膜が形成されており、
前記金属膜は、前記貫通孔において前記ウェル本体の内部に露出している、
請求項8に記載の検査チップ。The well body has a through hole on the side surface and has a through hole.
A metal film is formed on one surface of the prism.
The metal film is exposed inside the well body in the through hole.
The inspection chip according to claim 8.
前記検査チップに対して光を照射する光源と、
前記検査チップから出射した被測定光を測定するための検出部と、
前記回転部材を有する撹拌装置と、
を有する検査システム。An inspection system using the inspection chip according to any one of claims 1 to 10.
A light source that irradiates the inspection chip with light,
A detection unit for measuring the light to be measured emitted from the inspection chip,
A stirring device having the rotating member and
Inspection system with.
前記搬送部は、検査の進行に応じて、前記検査チップを搬送し所定の位置に配置する、
請求項11に記載の検査システム。Further having a transport unit for transporting the inspection chip,
The transport unit transports the inspection chip and arranges it at a predetermined position according to the progress of the inspection.
The inspection system according to claim 11.
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